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半导体器件试题库常用单位：在室温( T = 300K)时，硅本征载流子的浓度为n i = 1.5 1×010/cm3电荷的电量q= 1.6 ×10-19C μn=1350 cm2/V s μp=500 cm2/V sε0=8.854 ×10-12 F/m一)名词解释题杂质补偿：半导体内同时含有施主杂质和受主杂质时，施主和受主在导电性能上有互相抵消的作用，通常称为杂质的补偿作用。
非平衡载流子：半导体处于非平衡态时，附加的产生率使载流子浓度超过热平衡载流子浓度，额外产生的这部分载流子就是非平衡载流子。
迁移率：载流子在单位外电场作用下运动能力的强弱标志，即单位电场下的漂移速度。
晶向：晶面：二)填空题1．根据半导体材料内部原子排列的有序程度，可将固体材料分为、多晶和三种。
2．根据杂质原子在半导体晶格中所处位置，可分为杂质和杂质两种。
3．点缺陷主要分为、和反肖特基缺陷。
4．线缺陷，也称位错，包括、两种。
5．根据能带理论，当半导体获得电子时，能带向弯曲，获得空穴时，能带向弯曲。
6．能向半导体基体提供电子的杂质称为杂质；能向半导体基体提供空穴的杂质称为杂质。
7．对于N 型半导体，根据导带低E C和E F的相对位置，半导体可分为、弱简并和三种。
8．载流子产生定向运动形成电流的两大动力是9．在Si-SiO2 系统中，存在、固定电荷、和辐射电离缺陷 4 种基本形式的电荷或能态。
10．对于N 型半导体，当掺杂浓度提高时，费米能级分别向移动；对于P 型半导体，当温度升高时，费米能级向移动。
三）简答题1．什么是有效质量，引入有效质量的意义何在？有效质量与惯性质量的区别是什么？2．说明元素半导体Si 、Ge中主要掺杂杂质及其作用？3．说明费米分布函数和玻耳兹曼分布函数的实用范围？4．什么是杂质的补偿，补偿的意义是什么？四）问答题1．说明为什么不同的半导体材料制成的半导体器件或集成电路其最高工作温度各不相同？要获得在较高温度下能够正常工作的半导体器件的主要途径是什么？1．金刚石结构晶胞的晶格常数为a，计算晶面（100）、（110）的面间距和原子面密度。
半导体物理期末试卷(含部分答案半导体物理,考试,复习,试卷一、填空题1．纯净半导体Si中掺错误！未找到引用源。
族元素的杂质，当杂质电离时释放电子。
这种杂质称施主杂质；相应的半导体称N 型半导体。
2．当半导体中载流子浓度的分布不均匀时，载流子将做扩散运动；在半导体存在外加电压情况下，载流子将做漂移运动。
3．nopo=ni2标志着半导体处于平衡状态，当半导体掺入的杂质含量改变时，乘积nopo改变否？不变；当温度变化时，nopo改变否？改变。
4．非平衡载流子通过复合作用而消失，非平衡载流子的平均生存时间叫做寿命τ，寿命τ与复合中心在禁带中的位置密切相关，对于强p型和强n型材料，小注入时寿命τn为，寿命τp为5．迁移率是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量，扩散系数是反映有浓度梯度时载n爱因斯坦关系式。
6．半导体中的载流子主要受到两种散射，它们分别是电离杂质散射和晶格振动散射。
前者在电离施主或电离受主形成的库伦势场下起主要作用，后者在温度高下起主要作用。
7．半导体中浅能级杂质的主要作用是影响半导体中载流子浓度和导电类型；深能级杂质所起的主要作用对载流子进行复合作用。
8、有3个硅样品，其掺杂情况分别是：甲含铝1015cm-3 乙. 含硼和磷各1017 cm-3 丙含镓1017 cm-3 室温下，这些样品的电阻率由高到低的顺序是乙甲丙。
样品的电子迁移率由高到低的顺序是甲丙乙。
费米能级由高到低的顺序是乙甲丙。
9．对n型半导体，如果以EF和EC的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准，那么EC EF 2k0T为非简并条件；0 EC EF 2k0T为弱简并条件；EC EF 010．当P-N结施加反向偏压增大到某一数值时，反向电流密度突然开始迅速增大的现象称为PN结击穿，其种类为：雪崩击穿、和齐纳击穿（或隧道击穿）。
11．指出下图各表示的是什么类型半导体？12. 以长声学波为主要散射机构时，电子迁移率μn与温度的-3/2 次方成正比13 半导体中载流子的扩散系数决定于其中的载流子的浓度梯度。
半导体器件物理复习题其次章：1） 带隙：导带的最低点和价带的最高点的能量之差，也称能隙。
物理意义：带隙越大，电子由价带被激发到导带越难，本征载流子浓度就越低，电导率也就越低2）什么是半导体的干脆带隙和间接带隙？其价带顶部与导带最低处发生在相同动量处(p ＝0)。
因此，当电子从价带转换到导带时，不须要动量转换。
这类半导体称为干脆带隙半导体。
3）能态密度：能量介于E ～E+△E 之间的量子态数目△Z 与能量差△E 之比4）热平衡状态：即在恒温下的稳定状态.(且无任何外来干扰,如照光、压力或电场). 在恒温下,连续的热扰动造成电子从价带激发到导带，同时在价带留下等量的空穴.半导体的电子系统有统一的费米能级,电子和空穴的激发与复合达到了动态平衡，其浓度是恒定的，载流子的数量与能量都是平衡。
即热平衡状态下的载流子浓度不变。
5）费米分布函数表达式？物理意义：它描述了在热平衡状态下,在一个费米粒子系统（如电子系统）中属于能量E 的一个量子态被一个电子占据的概率。
6本征半导体价带中的空穴浓度：7）本征费米能级Ei ：本征半导体的费米能级。
在什么条件下，本征Fermi 能级靠近禁带的中心：在室温下可以近似认为费米能级处于带隙中心8）本征载流子浓度n i : 对本征半导体而言，导带中每单位体积的电子数与价带每单位体积的空穴数相同,即浓度相同，称为本征载流子浓度，可表示为n ＝p ＝n i . 或：np=n i 29) 简并半导体：当杂质浓度超过肯定数量后，费米能级进入了价带或导带的半导体。
10)非简并半导体载流子浓度:且有: n p=n i 2 其中: n 型半导体多子和少子的浓度分别为:p 型半导体多子和少子的浓度分别为: 第三章：1）迁移率：是指载流子（电子和空穴）在单位电场作用下的平均漂移速度，即载流子在电场作用下运动速度的快慢的量度，运动得越快，迁移率越大。
定义为：2）漂移电流: 载流子在热运动的同时，由于电场作用而产生的沿电场力方向的定向运动称作漂移运动。
半导体器件物理复习题一.平衡半导体：概念题：1. 平衡半导体的特征（或称谓平衡半导体的定义）所谓平衡半导体或处于热平衡状态的半导体，是指无外界（如电压、电场、磁场或温度梯度等）作用影响的半导体。
在这种情况下，材料的所有特性均与时间和温度无关。
2. 本征半导体：本征半导体是不含杂质和无晶格缺陷的纯净半导体。
3. 受主（杂质）原子：形成P 型半导体材料而掺入本征半导体中的杂质原子（般为兀素周期表中的川族兀素）。
4.施主（杂质）原子：形成N 型半导体材料而掺入本征半导体中的杂质原子（ 般为兀素周期表中的V 族兀素）。
5. 杂质补偿半导体：半导体中同一区域既含受主杂质又含施主杂质的半导体。
6. 兼并半导体：对N 型掺杂的半导体而言，电子浓度大于导带的有效状态密度， 状态密度。
费米能级低于价带顶（E F E v 0 ）。
7. 有效状态密度：8. 以导带底能量E c 为参考，导带中的平衡电子浓度:14. 本征费米能级E Fi :是本征半导体的费米能级；本征半导体费米能级的位置位于禁带中央附近，* *13 m 3 mE Fi — E c E vkTln -4 E midgap kTl nJ ； 其中禁 带宽度 24 m n4 m n15. 本征载流子浓度n i :本征半导体内导带中电子浓度等于价带中空穴浓度的浓度n 0 p o n j o 硅半导体，在103T 300K 时，n i 1.5 10 cm 。
16. 杂质完全电离状态：当温度高于某个温度时， 掺杂的所有施主杂质失去一个电子成为带正电的电离施主杂质；掺杂的所有受主杂质获得一个电子成为带负电的电离受主杂质，称谓杂质完全电离状态。
17. 束缚态：在绝对零度时，半导体内的施主杂质与受主杂质成电中性状态称谓束缚态。
束缚态时，半导体内的电子、空穴浓度非常小。
18. 本征半导体的能带特征：n 0 N c exp吕」其含义是：导带中的平衡电子浓度等于导带中的有效状态密度乘kT9.以价带顶能量E v 为参考，价带中的平衡空穴浓度：E F E v P o N v exp ----------------kT其含义是：价带中的平衡空穴浓度等于价带中的有效状态密度乘* 3/24 2m p11•价带量子态密度函数 g v E ------------------ 3hE v E12.导带中电子的有效状态密度h 2E gE c本征半导体费米能级的位置位于禁带中央附近， 且跟温度有关。
半导体物理习题及答案(总12页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--复习思考题与自测题第一章1.原子中的电子和晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同, 原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同。
答：原子中的电子是在原子核与电子库伦相互作用势的束缚作用下以电子云的形式存在，没有一个固定的轨道；而晶体中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子，在晶体周期性势场中运动。
当原子互相靠近结成固体时，各个原子的内层电子仍然组成围绕各原子核的封闭壳层,和孤立原子一样;然而，外层价电子则参与原子间的相互作用，应该把它们看成是属于整个固体的一种新的运动状态。
组成晶体原子的外层电子共有化运动较强，其行为与自由电子相似，称为准自由电子，而内层电子共有化运动较弱，其行为与孤立原子的电子相似。
2.描述半导体中电子运动为什么要引入"有效质量"的概念, 用电子的惯性质量描述能带中电子运动有何局限性。
答：引进有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场的作用，使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时，可以不涉及半导体内部势场的作用。
惯性质量描述的是真空中的自由电子质量，而不能描述能带中不自由电子的运动，通常在晶体周期性势场作用下的电子惯性运动，成为有效质量3.一般来说, 对应于高能级的能带较宽,而禁带较窄,是否如此，为什么？答：不是，能级的宽窄取决于能带的疏密程度，能级越高能带越密，也就是越窄；而禁带的宽窄取决于掺杂的浓度，掺杂浓度高，禁带就会变窄，掺杂浓度低，禁带就比较宽。
4.有效质量对能带的宽度有什么影响，有人说:"有效质量愈大,能量密度也愈大,因而能带愈窄.是否如此，为什么？答：有效质量与能量函数对于K的二次微商成反比，对宽窄不同的各个能带，1（k）随k的变化情况不同，能带越窄，二次微商越小，有效质量越大，内层电子的能带窄，有效质量大；外层电子的能带宽，有效质量小。
半导体物理学复习题一：基本概念1.离子晶体，共价晶体离子晶体：正负离子交替排列在晶格格点上，靠离子键结合成。
共价晶体：由共价键结合而成的晶体叫共价晶体。
补充：晶体的分类（按原子结合力的性质分）离子晶体：正负离子交替排列在晶格格点上，靠离子键结合成。
原子晶体：晶格格点上交替排列的是原子，依靠共价键结合而成。
分子晶体：占据晶格中格点位置的是分子，依靠范德瓦耳斯力结合而成。
金属晶体：晶格格点上排列着失去价电子的离子实，依靠金属键结合而成。
2.布喇菲点阵（七大晶系，14种点阵）布喇菲点阵（格子）：实际晶体中，在基元上取一个等同点，这些点在空间中的分布反映了基元在空间的排列结构，这些等同点在空间规则分布称为布喇菲点阵。
（晶体中空间等同点的集合）补充：立方晶系：简立方(cP)、体心立方(cI)和面心立方(cF六方晶系：简六方(hP)四方晶系：简四方(tP)和体心四方(tI)三方晶系：有简六方(hP)和R心六方(hR)正交晶系：简正交(oP)、C心正交(oC)、体心正交(oI)和面心正交(oF)单斜晶系：有简单斜(mP)和C心单斜(mC三斜晶系：简三斜(aP3.原胞，晶胞原胞：构成布拉菲点阵的最小平行六面体，格点只能在顶点。
晶胞：反映布拉菲点阵对称性的前提下，构成布拉菲点阵的平行六面体。
除顶点上外，内部和表面也可以包含格点。
4.施（受）主杂质，施（受）主电离能施主杂质：杂质在硅、锗等半导体中电离时，能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心。
施主电离能：多余的一个价电子脱离施主杂质而成为自由电子所需要的能量。
受主杂质：杂质在硅，锗等半导体中能接受电子而产生导电空穴，并形成负电中心。
受主电离能：使空穴挣脱受主杂质成为导电空穴所需要的能量。
5.量子态密度，状态密度，有效状态密度量子态密度：k空间单位体积内具有的量子态数目。
状态密度：能量E附近单位能量间隔内的量子态数。
有效状态密度：6.深（浅）杂质能级深杂质能级：若杂质提供的施主能级距离导带底较远；或提供的受主能能级距离价带顶较远，这种能级称为深能级，对应的杂质称为深能级杂质。
复习思虑题与自测题第一章1. 原子中的电子和晶体中电子受势场作用状况以及运动状况有何不同,原子中内层电子和外层电子参加共有化运动有何不同。
答：原子中的电子是在原子核与电子库伦相互作用势的约束作用下以电子云的形式存在，没有一个固定的轨道；而晶体中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子，在晶体周期性势场中运动。
当原子相互凑近结成固体时，各个原子的内层电子仍旧构成环绕各原子核的关闭壳层, 和孤立原子同样 ; 但是，外层价电子则参加原子间的相互作用，应当把它们当作是属于整个固体的一种新的运动状态。
构成晶体原子的外层电子共有化运动较强，其行为与自由电子相像，称为准自由电子，而内层电子共有化运动较弱，其行为与孤立原子的电子相像。
2.描绘半导体中电子运动为何要引入 " 有效质量 " 的观点 , 用电子的惯性质量描绘能带中电子运动有何限制性。
答：引进有效质量的意义在于它归纳了半导体内部势场的作用，使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时，能够不波及半导体内部势场的作用。
惯性质量描绘的是真空中的自由电子质量，而不可以描绘能带中不自由电子的运动，往常在晶体周期性势场作用下的电子惯性运动，成为有效质量3.一般来说 , 对应于高能级的能带较宽 , 而禁带较窄 , 能否这样，为何？答：不是，能级的宽窄取决于能带的疏密程度，能级越高能带越密，也就是越窄；而禁带的宽窄取决于混杂的浓度，混杂浓度高，禁带就会变窄，混杂浓度低，禁带就比较宽。
4.有效质量对能带的宽度有什么影响，有人说:" 有效质量愈大 , 能量密度也愈大 , 因此能带愈窄 .能否这样，为何？答：有效质量与能量函数关于K的二次微商成反比，对宽窄不同的各个能带，1（ k）随 k的变化情况不同，能带越窄，二次微商越小，有效质量越大，内层电子的能带窄，有效质量大；外层电子的能带宽，有效质量小。
5.简述有效质量与能带构造的关系；答：能带越窄，有效质量越大，能带越宽，有效质量越小。
半导体物理复习题及考试模拟题 (一)半导体物理是微电子与信息科学技术中的重要一门学科。
在学习半导体物理时，需要掌握各种基本的概念和理论。
为便于大家复习和巩固知识，以下提供一部分半导体物理复习题和考试模拟题，希望对大家的学习有所帮助。
一、选择题1. 半导体的主要能级是？A.价带B.导带C.内壳层D.价带和导带2. 为什么掺杂后的半导体能够导电？A. 能带结构发生变化B. 半导体的导电能力增强C. 绝缘体被击穿D. 价带和导带之间的能隙缩小3. 在掺杂半导体中，会出现pn结。
pn结的正电荷主要位于哪里？A. 在p区中B. 在n区中C. 在pn结内部D. 在pn结两侧4. 变压器中可以使用铁心框绕的铜线，主要是为了A. 将绕线插入变压器内部B. 减小线圈的电感C. 保证线圈的强度D. 使线圈之间隔离5. 在弱电流下，二极管的电流I正好与电压V成比例，满足关系式 I = kV，那么k的单位是？A. 安B. 安/伏C. 伏D. 没有单位二、填空题1. 常温下，半导体材料内很少有自由的________。
2. n型半导体的导电来源是________离子。
3. 在一个n-p结中，____________维持着pn结的高反向阻抗。
4. 在单级增益放大器中，as = _________ /_________。
5. 一个二极管的节点电流与节点电压之比等于该二极管的_________。
三、简答题1. 半导体中掺杂的目的是什么？掺杂的基本原理是什么？2. pn结的工作原理是什么？在pn结被正向偏置时，有哪些基本特征？3. 对于交流信号来说，放大器的主要作用是什么？单级和多级放大器的特点和应用场景有哪些？4. 半导体器件的基本参数有哪些？对于同种器件，不同运用条件下最重要的参数是什么？四、计算题1. 一块n型掺杂浓度为1×10^16/cm^3的硅片与一块p型掺杂浓度为3×10^17/cm^3的硅片形成一个12V的pn结。
一．填空题1．能带中载流子的有效质量反比于能量函数对于波矢的_________.引入有效质量的意义在于其反映了晶体材料的_________的作用。
（二阶导数.内部势场）2．半导体导带中的电子浓度取决于导带的_________（即量子态按能量如何分布）和_________（即电子在不同能量的量子态上如何分布）。
（状态密度.费米分布函数）3．两种不同半导体接触后, 费米能级较高的半导体界面一侧带________电.达到热平衡后两者的费米能级________。
（正.相等）4．半导体硅的价带极大值位于空间第一布里渊区的中央.其导带极小值位于________方向上距布里渊区边界约0.85倍处.因此属于_________半导体。
（[100]. 间接带隙）5．间隙原子和空位成对出现的点缺陷称为_________；形成原子空位而无间隙原子的点缺陷称为________。
（弗仑克耳缺陷.肖特基缺陷）6．在一定温度下.与费米能级持平的量子态上的电子占据概率为_________.高于费米能级2kT能级处的占据概率为_________。
（1/2.1/1+exp(2)）7．从能带角度来看.锗、硅属于_________半导体.而砷化稼属于_________半导体.后者有利于光子的吸收和发射。
（间接带隙.直接带隙）8．通常把服从_________的电子系统称为非简并性系统.服从_________的电子系统称为简并性系统。
（玻尔兹曼分布.费米分布）9. 对于同一种半导体材料其电子浓度和空穴浓度的乘积与_________有关.而对于不同的半导体材料其浓度积在一定的温度下将取决于_________的大小。
（温度.禁带宽度）10. 半导体的晶格结构式多种多样的.常见的Ge和Si材料.其原子均通过共价键四面体相互结合.属于________结构；与Ge和Si晶格结构类似.两种不同元素形成的化合物半导体通过共价键四面体还可以形成_________和纤锌矿等两种晶格结构。
半导体物理复习试题及答案复习资料一、选择题1、下面关于晶体结构的描述，错误的是（）A 晶体具有周期性的原子排列B 晶体中原子的排列具有长程有序性C 非晶体的原子排列没有周期性D 所有晶体都是各向同性的答案：D解释：晶体具有各向异性，而非各向同性。
2、半导体中的施主杂质能级（）A 位于导带底附近B 位于价带顶附近C 位于禁带中央D 靠近价带顶答案：A解释：施主杂质能级靠近导带底，容易向导带提供电子。
3、本征半导体的载流子浓度随温度升高而（）A 不变B 减小C 增大D 先增大后减小答案：C解释：温度升高，本征激发增强，载流子浓度增大。
4、下面关于 PN 结的描述，正确的是（）A PN 结空间电荷区中的内建电场方向由 N 区指向 P 区B 正向偏置时，PN 结电流很大C 反向偏置时，PN 结电流很小且趋于饱和D 以上都对答案：D解释：PN 结空间电荷区中的内建电场方向由 N 区指向 P 区，正向偏置时多数载流子扩散电流大，反向偏置时少数载流子漂移电流小且趋于饱和。
5、金属和半导体接触时，如果形成阻挡层，那么半导体表面是（）A 积累层C 反型层D 以上都可能答案：B解释：形成阻挡层时，半导体表面通常是耗尽层。
二、填空题1、常见的半导体材料有_____、＿____和_____等。
答案：硅、锗、砷化镓2、半导体中的载流子包括_____和_____。
答案：电子、空穴3、施主杂质的电离能_____受主杂质的电离能。
（填“大于”或“小于”）答案：小于4、当半导体处于热平衡状态时，其费米能级_____。
（填“恒定不变”或“随温度变化”）答案：恒定不变5、异质结分为_____异质结和_____异质结。
答案：突变异质结、缓变异质结1、简述半导体中施主杂质和受主杂质的作用。
答：施主杂质在半导体中能够提供电子，使其成为主要的导电载流子，增加半导体的电导率。
受主杂质能够接受电子，产生空穴，使空穴成为主要的导电载流子，同样能提高半导体的电导率。
半导体器件物理复习题1. 平衡半导体的特征（或称谓平衡半导体的定义） 所谓平衡半导体或处于热平衡状态的半导体， 是指无外界（如电压、电场、磁场或温度梯度 等）作用影响的半导体。
在这种情况下，材料的所有特性均与时间和温度无关。
2. 本征半导体：本征半导体是不含杂质和无晶格缺陷的纯净半导体。
3. 受主（杂质）原子：形成P 型半导体材料而掺入本征半导体中的杂质原子（ 般为兀素周期表中的 川族兀素）。
4.施主（杂质）原子：形成N 型半导体材料而掺入本征半导体中的杂质原子（ 般为兀素周期表中的V 族兀素）。
5. 杂质补偿半导体：半导体中同一区域既含受主杂质又含施主杂质的半导体。
6. 兼并半导体：对N 型掺杂的半导体而言，电子浓度大于导带的有效状态密度，费米能级咼于导带底 （E F -E c ）；对P 型掺杂的半导体而言， 空穴浓度大于价带的有效状态密度。
费米能级低于价带顶（ E F - E v ：：： 0 ）。
7. 有效状态密度:*3/22n?）J E二E 与在价带能量范围（亠~E v ）内，对价带量子态密度函数 g v （E ）= 4叮空穴玻尔兹曼函数f F E=exp-E F —E 的乘积进行积分（即1 kT 」8. 以导带底能量E c 为参考，导带中的平衡电子浓度:“* 3/2;4応（2g ）启_—「E —EF dE ）得到的2 二 m n kT称谓导带中h 39. 以价带顶能量E v 为参考，价带中的平衡空穴浓度:以能量为价带顶能量时的玻尔兹曼分布函数。
10. * 3/24二 2mn导带量子态密度函数 g c E - 3 h> E - E c14.本征费米能级E Fi :是本征半导体的费米能级；本征半导体费米能级的位置位于禁带中央附近，13f *冷mp3i—E midgap+ — kTln4Im pE 丿； 其中禁带宽度E g =E-Q 。
E15. 本征载流子浓度n :本征半导体内导带中电子浓度等于价带中空穴浓度的浓度n o 二P o 二n j 。
硅半导体，在10 3T =300K 时，n i =1.5 10 cm 。
16. 杂质完全电离状态：当温度高于某个温度时， 掺杂的所有施主杂质失去一个电子成为带正电的电离施主杂质； 掺杂的所有受主杂质获得一个电子成为带负电的电离受主杂质，称谓杂质完全电离状态。
17. 束缚态：在绝对零度时，半导体内的施主杂质与受主杂质成电中性状态称谓束缚态。
束缚态时，半导体内的电子、空穴浓度非常小。
18. 本征半导体的能带特征：本征半导体费米能级的位置位于禁带中央附近，且跟温度有关。
如果电子和空穴的有效质量严格相等，那么本征半导体费米能级的位置严格位于禁带中央。
在该书的其后章节中， 都假肌=2m *kT “< h 2丿3 2Nv =2| ‘2兀 m ；kT '< h 2丿3212.导带中电子的有效状态密度13•价带中空穴的有效状态密度 ？ n 严肌旳卜空^斤幻其含义是:导带中的平衡电子浓度等于导带中的有效状态密度乘设：本征半导体费米能级的位置严格位于禁带中央。
（画出本征半导体的能带图）。
19.非本征半导体：进仃了疋量的施主或受主掺杂， 从而使电子浓度或空穴浓度偏离了本征载流子浓度， 产生多子电子（N 型）或多子空穴（ P 型）的半导体。
20.本征半导体平衡时载流子浓度之间的关系:n ° =po 5 n op 。
= n ：，n 2 = N c N v exp —g =N c N v exp|—T 3 exp ——gl kT 丿I M 丿 V kT本征载流子浓度强烈依赖与温度。
以本征费米能级为参考描述的电子浓度和空穴浓度：.05,时1 kT 一P o = ni exp:E F -E R 1 IkT 一本征半导体的特征。
上式的载流子浓度表达式既可以描述非本征半导体， 又可以描述本征半导体的载流子浓度。
21. 非本征半导体平衡时载流子浓度之间的关系：n p n 2「E F- E Fi1「E F - E Fi 1n o P o 二 ni ，n 。
= n ：expp 。
二 n i exp -1 kT 」1 kT 」22. 补偿半导体的电中性条件：n 。
N a' P o N ； 1 其中：n 。
是热平衡时，导带中总的电子浓度； p o 是热平衡时，价带中总的空穴浓度；N~二N a - P a 是热平衡时，受主能级上已经电离的受主杂质；N d •二N d - n d 是热平衡时，施主能级上已经电离的施主杂质；N a 是受主掺杂浓度；N d 是施主掺杂浓度；p a 是占据受主能级的空穴浓度；n d 是占据施主能级的电子浓度。
也可以将（1）写成：n o （心 - P a ）二 P o肌-心2在完全电离时的电中性条件： 完全电离时，n d= 0, P a= 0，有 n oN^ PoN d3对净杂质浓度是N 型时，热平衡时的电子浓度是n o 」d —N a.2少子空穴浓度是：比二^ 。
n 。
对净杂质浓度是 P 型时，热平衡时的空穴浓度是j% -N d I 22少子电子浓度是：n 。
=厲。
P o理解题： 23.结合下图，分别用语言描述N 型半导体、导带E F 石 E F £n o - n i exp P o - n i exp-kT-kT24.费米能级随掺杂浓度是如何变化的?利用可分别求出: E F _E Fi =kTln;E Fi -E F =kTln/ -、、_P0(6)小丿5丿如果掺杂浓度 P 型半导体的费米能级在能带中的位置: 导带si价带fb ）S417两种类型半导体的费米能级位置y 价带| a >w 型| “八眶⑴如戸型死/眄| N a山，且 N aN dNd □ ，且 N dN afN dNaE F _E Fi =kTln;E Fi -E F =kTln(7)5丿<n i 丿N d 的增大，N 型半导体的费米能级 E F 远离本征费米能级E Fi 向导-%如果掺杂浓度利用（5）式得到，P 。
" N a ；利用（4）式得到，n o :N d ；带入（6）式得:所以，随着施主掺杂浓度带靠近（为什么会向导带靠近？）；同样，随着受主掺杂浓度N a的增大，P型半导体的费米能级E F远离本征费米能级E Fi向价带靠近（为什么会向价带靠近？）。
25. 费米能级在能带中随温度的变化？N d} N }由于，E F—E Fi=kTln —;E Fi—E F=kTI n」（8）I n丿宀丿1温度升高时，本征载流子浓度口增大，N型和P型半导体的费米能级都向本征费米能级靠近。
为什么？26. 硅的特性参数：在室温（T =300K时，）硅的导带有效状态密度Nc=2.8 1019cm J,本征载流子浓度：n i =1.5 “010 cm'禁带宽度（或称带隙能量）E g =1.12eV27. 常用物理量转换单位1 A =10」nm =10°L m =10^口口=10*cm =1O,0m1mil =10J3i n =25.5」m1in = 25.4cm1eV =1.6 10 49 J28. 常用物理常数：10_3Silicon int rnsic carrier condentration n i =1.5 10 cmProperties of SiO 2 and Si 3N 4(T =300K)SiO 2En ergy gap :9eV Dielectric constant 3.9 Melting point1700°C29. 电离能的概念：受主能级与价带能量的差值称谓受主杂质电离能 ，即E a - E v ；问: 受主能级E a 在能带中的什么位置?Boltzma nns c on sta nt Electro nic charge Free electron rest mass Permeability of free space Permittivity of free space Pla nck 'sc on sta ntProton rest mass Speedof light in vacuum Thermal voltage(T =300K)k =1.38 10,3J/K= 8.62 10‘eV/K e=1.6 10J 9C mo =9.11 10% % =4二 10J H /m=8.85 10J 4F/cm = 8.85 10J 2F/m h =6.625 10"4J - s = 4.135 10」5eV — s —=1.054 10”4J - s 2兀 M =1.67 1027 kgc= 2.998 1010cm/skT V t 0.0259VekT =0.0259eVSilicon and SiO 2 properties (T = 300 K) Silicon Dieelectric constant SiO 2 Dieelectric constant Silicon Bandgap energey Silicon Mobility of eletron SiliconMobility of HoleSilicon electron affinity；si =11.7 8.85 10J4F /cm；°x =3.9 8.85 10 J4F / cm E g=1.12eV2% = 1350cm /V -s"P = 480cm /V -s=4.01VS 3N 4 4.7eV 7.5 19000C施主能级E d 在能带中的什么位置? 结合下图用语言描述。
E Fi -EF =0.437eV玻尔兹曼近似成立的最大掺杂浓度是N a =3.2 1017cm ；费米能级高于本征费米能级 E Fi -E F =0.437eV 。
二.半导体中的载流子输运现象与过剩载流子：概念题：30. 半导体中存在两种基本的电荷输运机理，一种称谓载流子的漂移，漂移引起的载流子流价带价带\b IPI图413『二0删寸半导体的能带图| a 怕型半导体V ［濯半导体计算能使玻尔兹曼近似成立的最大掺杂浓度及费米能级的位置。
解：考虑T 二300K 时对硅进行了硼掺杂，假设玻尔兹曼近似成立的条件是 E F - E a 二3kT ，已知硼在硅中的电离能是E a - E v =0・045eV ，假设本征费米能级严格等于禁带中央。
在T -300K 时，P 型半导体的费米能级在 E Fi 与E a 之间，所以E Fi -EF 二E c E VE - Ec V- E a -E V - E F - E a卡- E a -E V - E F - E a 二 kTln乎 - 0.045 -3 0.0259 = 0.0259ln0.437 =0.0259ln 叫Na 5 空70.0259 = 1.5 1010 exp N a N a器© 1017卅动与外加电场有关；另一种电荷输运现象称谓载流子的扩散， 它是由杂质浓度梯度引起的（或理解为有"扩散力”存在引起的电荷输运）。
